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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ INSTITUTO DE ENGENHARIA E GEOCIÊNCIAS
Artenes Júnior Gomes Nogueira
SOMADOR BINÁRIO COMPLETO DE 8-BITS
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Artenes Júnior Gomes Nogueira
SOMADOR BINÁRIO COMPLETO DE 8-BITS
Santarém, 2013
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Eletrônica Digital, no Curso de BITI, na Universidade Federal do Oeste do Pará.
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RESUMO
Demonstra-se neste trabalho a pesquisa, montagem e teste da implementação de um somador binário completo de 8-bits fazendo uso de três circuitos integrados (CI) da família TTL: 74LS86, 74LS08, 74LS32. Para a realização dos testes foram usados dois simuladores, o Construtor Virtual y Simulator de Circuitos Digitales 0.9.7 e o Logicly. Sendo o primeiro usado para testar os circuitos integrados citados, enquanto o outro visou somente o teste das portas lógicas que formam um somador binário completo de 8-bits.
3 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO...4 2 DESENVOLVIMENTO...4 2.1 OBJETIVO GERAL...4 2.2 OBJETIVO ESPECÍFICO...4 2.3 METODOLOGIA...5 2.4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS...8 2.5 RESULTADOS...8 3 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES...8
ANEXO A – CÓDIGO DO SIMULADOR...10
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1 INTRODUÇÃO
Um somador binário, seja ele completo ou não1, tem a funcionalidade de somar dois números binários e retornar o resultado. Existem circuitos integrados que já implementam esse tipo de circuito combinacional2, mas neste trabalho busca-se montar um somador completo fazendo uso de portas lógicas básicas, assim demonstrando como todos os elementos desse circuito estão interligados e como eles se comportam.
2 DESENVOLVIMENTO
Toda teoria relativa ao desenvolvimento deste trabalho foi retirado diretamente das aulas teóricas e práticas da disciplina de Circuitos Digitais, desde a explicação sobre o que é um circuito combinacional e a montagem de um somador binário completo até o manuseio dos simuladores que foram usados neste experimento. Contudo houve momentos que surgiu a necessidade do uso de outros simuladores para melhor representar o objeto de estudo em questão, assim sendo necessário realizar uma pesquisa bibliográfica adicional àquilo retratado nas aulas de Circuitos Digitais.
2.1 OBJETIVO GERAL
Apresentar a simulação de um somador binário completo de 8-bits como requisito avaliativo da disciplina de Circuitos Digitais.
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Realizar a montagem e simulação de um somador binário completo de 8-bits fazendo uso somente de portas lógicas básicas, assim visando compreender em detalhes sua funcionalidade.
2.3 METODOLOGIA
Primeiramente foi montado a estrutura lógica do somador fazendo uso do simulador Logicly3 (Figura 1.0). Este somente foi uma implementação preliminar para que se pudesse entender a construção de um somador completo. Como o objetivo é somar 8-bits, basta repetir o esquema da figura 1.0 mais sete vezes. Logicly possui uma funcionalidade que permite transformar um grupo de componentes em um circuito integrado, facilitando a replicação e manuseio do somador completo (Figura 2.0).
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Figura 2.0 Somador Completo de 8-bits no Logicly
Com a compreensão da estrutura lógica do somador, passou-se então para construção do mesmo no Construtor Virtual y Simulator de Circuitos Digitales 0.9.74. Contudo, após o termino do processo percebeu-se a desorganização do somador devido à sua complexidade (Figura 3.0). Este simulador é relativamente incompleto, pois não permite a expansão da área de trabalho e não possibilita a rotação das protoboards para melhor posicionar os elementos, dificultando muito a organização. Com isso, buscou-se outro simulador de protoboard.
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Após rápida busca pela web encontrou-se o Virtual BreadBorad5. Este possui uma área de trabalho muito maior e permite mudar a angulação tanto da protoboard quanto dos componentes, facilitando a organização. Contudo, após poucos minutos de uso o programa já apresentou diversos erros e demonstrou-se muito instável. Bastou somente copiar e colar dois ou mais componentes na área de trabalho para que o programa já não mais respondesse, além do fato dos fios na protoboard ficarem mudando de posição constantemente sem que elas fossem clicadas. Buscou-se então outro método para melhor representar o somador completo.
Fritzing6 é um montador virtual completo e de fácil uso, permitindo representar um circuito real virtualmente, contudo ele não realiza simulações. Pensou-se então em manter a simulação no Simulator Digitales 0.9.7 e montar uma representação do Fritzing para melhor entender o somador completo, mas tal ideia foi abandonada ao perceber-se um erro cometido na construção do somador.
A montagem original estava fazendo uso de quatro protoboards e 24 circuitos integrados. Percebeu-se então que esse número poderia ser reduzido pela metade ao se utilizar as entradas e saídas dos lados direito e esquerdo de cada CI. Este método não foi utilizado anteriormente por falta de atenção. Assim o resultado tornou-se mais apresentável e compreensível (Figura 4.0).
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2.4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Os testes, tanto no Logicly quanto no Simulator Digitales 0.9.7 foram feitos através da comparação entre o resultado de um calculo de soma binário feito à mão com o resultado do mesmo cálculo feito em ambos os simuladores. Caso o resultado fosse igual, o somador funciona corretamente, caso não, deveria se detectar o erro e fazer as devidas correções.
2.5 RESULTADOS
O somador montado em ambos os simuladores funcionaram como o previsto, somando adequadamente os 8-bits inseridos, além de demonstrar quando ocorresse um estouro de pilha através do carry out do último par de bits inseridos.
3.0 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Este trabalho demonstrou-se como uma atividade prática necessária para o melhor entendimento de como uma máquina computacional realiza somas de bits, não se limitando aos 8-bits, mas mostrando a base para que se construa um somador de 64-bits ou mais. Também reforçando a ideia de como fazer uso de circuitos integrados e suas portas lógicas em uma protoboard.
Compreendeu-se também as vantagens e desvantagens dos simuladores usados no decorrer do trabalho, dando ênfase ao Logicly por ser um ótimo simulador de porta lógicas. O Simulator Digitales 0.9.7 funciona adequadamente, mas ainda faltam muitas opções para melhor organizar a distribuição dos elementos em sua área de trabalho. Virtual BreadBoard é um simulador muito instável, não sendo recomendado seu uso. Enquanto o Fritizing, cujo não foi usado neste trabalho pelo fato de não realizar simulações, possui uma interface gráfica muito agradável e
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prática de se entender, sendo que se ele realizasse simulações seria um software completo para uso em sala de aula, já que existe uma falta muito grande de um simulador digital grátis de qualidade para uso educacional.
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ANEXO A – ARQUIVOS DAS SIMULAÇÕES
Em anexo a este trabalho se encontra os arquivos para execução nos simuladores citados neste trabalho com exceção do Fritzing e do Virtual BreadBoard.
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REFERÊNCIAS 1
RICARDO, Bhrian . Eletrônica digital VII-10 : Circuitos somadores. Disponível em: < http://www.mspc.eng.br/eledig/eldg0710.shtml>. Acesso em: 18/07/2013. 2
FREDERIC, Wayne. Combinational Logic Circuits. Disponível em: <http://www.electronics-tutorials.ws/combination/comb_1.html>. Acesso em: 18/07/2013.
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TYNJALA, Joshua. A Brief History of Logicly. Disponível em: < http://logic.ly/about/>. Acesso em: 18/07/2013.
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JAVIER, Arturo. Simulador de Construcción de Circuitos Digitales con
Escenarios Virtuales y Tutoriales Interactivos. Disponível em: <
http://www.tourdigital.net/inicio/?q=node/15>. Acesso em: 18/07/2013. 5
CASKA, James. Virtual Breadborad. Disponível em:
<http://www.virtualbreadboard.com/Main.aspx?TAB=0>. Acesso em: 18/07/2013. 6
University of Applied Sciences Potsdam. Fritzing Beta. Disponível em: < http://fritzing.org/about>. Acesso em: 18/07/2013.
